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工业机器人轴承目前发展现状报告

来源:龙道轴承 发布时间:2019-02-22热度:
轴承是国民经济的战略物资,是装备制造业的关键基础件。 外球面轴承 适量的润滑剂,安装前不需清洗,不需补加润滑剂,轴承内圈凸出端上的顶丝螺钉在轴上紧固时.允许的轴向负...


轴承是国民经济的战略物资,是装备制造业的关键基础件。外球面轴承适量的润滑剂,安装前不需清洗,不需补加润滑剂,轴承内圈凸出端上的顶丝螺钉在轴上紧固时.允许的轴向负荷不得超过额定动负荷的20%。建国六十多年来,特别是改革开放以来,我国轴承工业持续较快发展,已成为轴承产量和销售额位居世界第三的轴承生产大国。但是,由于发展方式、产业结构、自主创新和品牌建设等方面存在的矛盾和问题,我国轴承工业大而不强,与世界轴承强国还有很大的差距。
我国轴承业继日本、美国和德国之后世界第四。但与世界轴承工业强国相比,我国轴承业还存在较大差距,主要表现为高精度、高技术含量和高附加产品比例偏低、产品稳定性差、可靠性低、寿命短等。
工业机器人轴承是主要应用于工业机器人的轴承,是工业机器人的关键配套件之一。主要包括两大类:一是等截面薄壁轴承,另一类是十字交叉滚子轴承。另外还有谐波减速器轴承、直线轴承、关节轴承等,但主要是前两种轴承。
首先注意机器人的关节类型,然后决定采用哪种轴承。例如,腰部轴承的回转精度和刚度要求很高;机器人的末端如肘和腕处,尺寸紧凑、重量轻以及对恶劣环境良好的适应性是关键。如同大多数机器人一样,设计机器人的轴承必须考虑到一定的承载能力、速度能力、使用寿命,如回转精度和几何尺寸等机械特性、环境要求等。例如内、外套圈沟道曲率半径系数的大小直接影响轴承的载荷容量、寿命、刚性以及摩擦力矩等性能参数。
图1(a)它是一个由七个开式系列,五个密封系列组成的薄壁轴承家族。开式系列有三种类型:径向接触型、角接触型和四点接触型。密封系列有二种类型:径向接触型和四点接触型。
使用等截面薄壁轴承,可以节省空间,降低重量,显著降低摩擦,并提供良好的旋转精度,使主机的轻型化、小型化成为可能。
图1(b)是十字交叉圆柱滚子轴承,其结构特点是:圆柱滚子在轴承内外圆滚道内相互垂直交叉排列。单个轴承能同时承受径向力、双向轴向力与倾覆力矩的共同作用。轴承的承载能力大,刚性好,回转精度高,安装简便。交叉圆柱滚子轴承产品主要结构有:整体型、外圈分离型和内圈分离型。对于有防污染和防漏油需要的,可以在轴承两侧面安装密封圈。
四点接触滚珠轴承,可以同时承受径向力、轴向力和力矩,并不必成对安装,而且还具有薄的横断面。
薄型断面轴承的径向横断面用于保持孔径不变。但是薄型断面或微型轴承具有一定的限制。通常,薄型轴承的承载能力比不上常规断面轴承。
轻型滚珠轴承载荷有一定的限制。
薄型圆锥滚珠轴承可以承受较大的载荷,但必须成对使用,薄型轴承的轴承环具有比较高的弹性,故其受到壳体的严格限制。但其可以广泛的应用于中型载荷的机器人全部关节。
转台轴承[4]的主要特点是整体的,具有安装螺孔、密封、以及适当的齿圈,这样可以有效地节省材料和装配时间。另外,单个转台轴承在安装时不需要调整内部间隙。常用在重载机器人腰关节处和腕处,但是他必须根据用户的使用情况设计,不是标准元件。
维斯格轴承[5,6]有限企业多年来一直致力于工业机器人轴承的研究与开发,现已形成等截面薄壁轴承、交叉圆柱滚子轴承、谐波减速器柔性轴承三大类型系列产品,产品从内径Φ15mm到外径Φ650mm,精度从P0到P2级均可生产制造,完全能够满足工业机器人主机厂的需要。
球轴承[2,10,13]:
球轴承是机器人和机械手机构中最常用的轴承。它能承受径向和轴向载荷。摩擦较小。其机器人专用轴承四点接触式设计以及高精度加工。这种轴承比同等轴径的常规中系列四点接触轴承轻25倍。它的内圈(或外圈)由两个半圈精确拼配而成,而其整体外围(或内圈)的沟曲率半径较小,使钢球与内、外圈在四个“点”上接触。既加大了径向负荷能力。又能以紧凑的尺寸承受很的两个方向的轴向负荷,并且有很好的两个方向的轴向限位能力,因为它的轴向游隙相对较小。而其接触角(一般取为35度)又较大。
薄壁四点接触球轴承[11]通常有带密封圈和不带密封圈的结构形式(见图2)。带座外球面轴承此类轴承在设计上也具有一定调心性,易于安装,具有双重结构的密封装置,可以在恶劣的环境下工作。轴承座一般是采用铸造成型。其主要由内圈、外圈、保持架、钢球或非接触式密封圈组成。内、外圈均为整体结构,钢球与内、外圈沟道呈四点接触,保持架为冠形插入式结构。能承受径向载荷、双向推力载荷和倾覆力矩。其横截面尺寸相同,不随内、外径的变化而改变。适合安装在工业机器人的腕部、肘部等关节部位。
薄壁交叉滚子轴承[10]通常有满滚子结构和带冲压保持架或隔离件的结构形式。为便于装配。交叉滚子轴承滚动体外因或内圈采用双半结圈薄整四点接艟球轴承构,用螺钉连接,内、外因滚道与轴承轴线呈450角,滚道之间交替放置互成90度的圆柱滚子。滚子直径一般应大于滚子长度,可承受径向载荷及两个方向的轴向载荷以及倾覆力矩,相当于两套接触角45度的角接触轴承背靠背安装的组配。滚子与滚道的接触形式为线接触,承载能力强,工作可靠性高,寿命较长。特别适合安装在工业机器人的腰部、肩部等关节部位。
双环解耦轴承[4]:如图3所示,双环解藕轴承由两个结构、大小完全相同的外圈1、2和相同的两个内圈3、4组成。内圈与外圈构成向心球轴承,两外圈相对安装构成推力球轴承,其滚珠的中心应位于下部两个单节齿轮的回转轴线组成的平面内(可用调整垫片调整)。两个外圈沿直径各有两个挂耳,用以将大锥齿轮与轴承外圈联接起来。双环解藕轴承通过两个外环的相对转动消除了PITcH和YAw耀合运动产生的干涉问题。该轴承需要特制,其结构既可采用球轴承形式,也可采用圆锥滚子轴承形式。由于PITC
  H、YAw运动下轴承内外圈相对转速很低,也可采用滑动轴承结构形式。
RV减速机非标准超轻系列精密角接触球轴承[7]:
Rv      减速机——精密轴承减速机、精密摆线减速机,是机器人用的减速机。该系列减速机在结构紧凑和高刚性方面具有卓越的性能,其减速机的关键所在为轴承的精密定位。要求轴承具有输出力矩大,精度高,负载大、体积小、重量轻、刚性高、低噪声、长寿命,运转平稳,安全可靠性大,能适应在恶劣的环境中承载高冲击下长期连续工作等优良性能。
如      图5所示,轴承的接触角为50度可以使轴承承载很高的轴向和径向载荷以及轴向和径向联合载荷。外圈斜挡边、内圈不等高度挡边设计,有利于轴承润滑和散热。保持架选取了新型工程材料尼龙PA66,可注塑成型,因此,能加工有利于轴承工作的复杂形状,在空间一定的情况下能容纳下数量更多、直径更大的滚动体,并将保持架和滚动体组装为一体,提高装配效率。磁轴承[8,12]:
磁      悬浮轴承是一种新型的轴承,它利用磁力使转子稳定悬浮实现无接触的支承设备。磁轴承的机械结构是磁轴承的基础,一般由定子和转子组成;磁轴承的控制系统足磁轴承的灵魂部分,决定了磁轴承的性能,通常由位移检测、功率放大器、控制器等部分组成(如图6)。
应用磁轴承的智能机械手,由于定位准确,便于解决一些需要精确操作的安装对中问题。而在超净工作间使用装有磁轴承的机器人,就可以避免普通轴承因磨损而造成的灰尘污染问题。
气体静压力推力轴承[9]:在地面微重力仿真实验中,空间机器人加减速运动时气浮轴承受到倾覆力矩,气浮轴承还受到侧向干扰力、干扰力矩等。外球面轴承适量的润滑剂,安装前不需清洗,不需补加润滑剂,轴承内圈凸出端上的顶丝螺钉在轴上紧固时.允许的轴向负荷不得超过额定动负荷的20%。
均压槽是在气体轴承承载面上的节流孔周围开设的沟槽,气体可以在均压槽内自由地流动,使均压槽能使槽中的气体压力均化,使槽中各处的气体压力值近似相等。均压槽对避免产生气锤有很重要的作用。其结构图如图7。


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责任编辑:龙道轴承
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